KR102179667B1 - 금속 시험편 성형성 평가 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
이 발명은, 금속 시험편(10)에 대한 종합적인 분석 시험이 가능한 금속 시험편의 성형성 분석 시스템(1000)에 대한 것으로, 위 시험편(10)이 올려지고 각종 분석 시험이 이루어지는 작업대(100); 각각 로드셀(210), 수평 액튜에이터(230), 금형(240) 및 LVDT(250)를 구비하고 있고 수직으로 세워져서 작업대(100)의 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽에 배치되고 상하는 4개의 컬럼(260)의 구조로 되어 있고, 이 때 수직하중 또는 수평하중을 이용하여 수평을 맞추어 지지하여 시험편(10)에 큰 힘이 가해져도 바디에는 적은 변형이 발생되도록 하여 안정성을 확보하고, 메인 바디(720)에 가해지는 힘에 비해 적은 변형으로 각 종 시험이 가능하도록 이 4개의 컬럼(260)을 잡고있는 프레임의 단면적을 최대한 넓게 하고, 수직하중 또는 수평하중의 방향에 대한 변형량을 최소화 하기 위하여 힘을 받는 4개의 컬럼(260)의 단위 면적당 압축 하중을 줄이기 위하여 그 직경을 크게 한 4축의 유압실린더(200); 위 작업대(100)에 시험편(10)을 공급하거나 또는 작업대(100)에서 시험편(10)을 배출하는 로봇(300); 위 시험편(10)에 대한 유압실린더(200)의 각종 분석 시험용 동작을 위한 유압장치(400); 위 시험편(10)에 대한 분석 시험 진행 상황을 인식하기 위한 디지털 카메라(510), 이미지 분석 소프트웨어(520) 및 카메라 조절 모듈(530)을 포함하는 비전시스템(500); 시험편의 도금 박리 또는 부스러짐을 확인하기 위한 테이핑 시스템(600); 서보 컨트롤 시스템 판넬(710), 메인 바디(720), 샘플 공급 수단(730)을 구비하여 이루어지는 시험편(10)을 공급 및 배출하기 위한 보조장치(700); 및 위 분석 시스템(1000)의 위 각 구성요소들(100 내지 700)을 제어하기 위한 제어장치(800)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
이 발명은 금속 시험편 성형성 분석 시스템 및 방법에 대한 것이다. 특히, 이 발명은 4축 유압실린더로 구성된 기존에 없는 4컬럼 구조와 수평구조물이 혼합된 독특한 방식의 메인바디에 각 실린더가 멀티 피드백 컨트롤 기술로 개별 또는 연동을 선택하여 정밀한 제어가 가능하며, 다양한 실험을 한 가지 장비로 실현 할수 있는 금속 시험편에 대한 종합 성형성 분석 시스템 및 방법에 대한 것이다.
이 발명의 선행 기술로는 도 9에 도시하는 평면형 4축시험(planar biaxial test) 시스템과 도 10에 도시하는 수직형 4축시험 시스템이 있다. 이 선행 기술들의 특징은,
첫째, 십자형태의 시험편을 동시에 잡고 변형 및 피로 시험하여 조건별 크랙의 유무 및 시험편형상의 확인용도에만 사용할 수 있다.
둘째, 바디의 형태가 일체형으로 되어 있어서 상하로 큰힘이 적용될 경우 좌우에 있는 유압실린더에 영향이 가해져서 문제가 생길 수 있다.
셋째, 수직형이지만 4축 시험 1가지에만 특화 되어있어 다른 시험과 병행하기 힘든 구조이다. 즉, 4개의 축이 항상 연동되어있어 4개의 축 위치의 이동이 불가능하다.
또 다른 선행 기술로는 도 11에 도시된 수평형 4축시험 시스템이 있다. 이 기술의 특징은,
첫째, 수평 형으로 되어있지만 프레임이 아래쪽에만 설치되어 4축의 실린더 개별이동이 되지 않는다.
둘째, 과도한 힘이 가해졌을 경우 위쪽으로 프레임이 휘어질 가능성이 있기 때문에 단순한 시험편만 설치 가능하며 멀티로 금형 설치하여 실험하는 것이 힘든 구조이다.
이처럼 종래 기술들은 4축의 실린더 개별이동이 되지 않고, 과도한 힘이 가해질 경우 문제가 생기는 등 여러가지 문제점으로 인해 이 발명에서와 같은 수준의 종합적인 금속 시험편의 성형성 분석 시험 수행이 불가능하였다. 즉, 이 발명의 효과에서 나타나는 기술적 효과를 이들 종래 기술로부터는 얻을 수 없었다.
이 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 금속 시험편 성형성 분석 시스템 및 방법에 대한 기술을 제공하여 금속 시험편에 대한 종합적인 성형성 분석 시험이 가능하도록 하는 것이다.
이 발명의 다른 기술적 과제는, 독립적인 또는 각축 연동의 서보 제어가 가능한 금속 쉬트 메탈 시험 시스템 및 방법에 대한 기술을 제공하는 것이다.
이 발명의 또 다른 기술적 과제는, 4축의 유압실린더를 모두 다이나믹 방식의 실린더로 구성하여 위치이동 및 가진(excitation, 加振)을 실행 할수 있으며, Sine, Triangle, Rectangle 등 정해진 파형으로 가동이 가능하도록 하는 것이다.
이 발명의 또 다른 기술적 과제는, 금속 쉬트(시험편)를 로봇으로 자동 공급 또는 배출이 되도록 하며 두께 및 크기가 다른 종류 여러장의 시험편의 동시 공급이 가능하도록 하는 것이다.
이 발명의 또 다른 기술적 과제는, 이 발명에서는 모든 시험 수행 후 로봇으로 시험편을 고배율 카메라와 분석 소프트웨어를 이용한 비젼시스템에 이동시켜 크랙 및 도금박리 유무, 성형성 등을 동시에 평가하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 것이다.
이 발명의 또 다른 기술적 과제는, 이 발명에서 금형은 원터치식으로 교체하여 사용하기 편리하며, 무게가 가벼워 취급이 용이하도록 하는 것이다.
이 발명의 다른 목적과 장점은 아래 기재된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 더욱 명백해질 것이다.
이 발명에 따른, 금속 시험편(10)에 대한 종합적인 분석 시험이 가능한 금속 시험편의 성형성 분석 시스템(1000)의 바람직한 해결 수단 가운데 하나는,
위 시험편(10)이 올려지고 각종 분석 시험이 이루어지는 작업대(100);
각각 로드셀(210), 수평 액튜에이터(230), 금형(240) 및 LVDT(250)를 구비하고 있고 수직으로 세워져서 작업대(100)의 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽에 배치되고 상하는 4개의 컬럼(260)의 구조로 되어 있고, 이 때 수직하중 또는 수평하중을 이용하여 수평을 맞추어 지지하여 시험편(10)에 가해지는 힘에 비해 바디에는 적은 변형이 발생되도록 하여 안정성을 확보하고, 메인 바디(720)에 가해지는 힘에 비해 적은 변형으로 각 종 시험이 가능하도록 이 4개의 컬럼(260)을 잡고있는 프레임의 단면적을 최대한 넓게 하고, 수직하중 또는 수평하중의 방향에 대한 변형량을 최소화 하기 위하여 힘을 받는 4개의 컬럼(260)의 단위 면적당 압축 하중을 줄이기 위하여 그 직경을 크게 한 4축의 유압실린더(200);
위 작업대(100)에 시험편(10)을 공급하거나 또는 작업대(100)에서 시험편(10)을 배출하는 로봇(300);
위 시험편(10)에 대한 유압실린더(200)의 각종 분석 시험용 동작을 위한 유압장치(400);
위 시험편(10)에 대한 분석 시험 진행 상황을 인식하기 위한 디지털 카메라(510), 이미지 분석 소프트웨어(520) 및 카메라 조절 모듈(530)을 포함하는 비전시스템(500);
시험편의 도금 박리 또는 부스러짐을 확인하기 위한 테이핑 시스템(600);
서보 컨트롤 시스템 판넬(710), 메인 바디(720), 샘플 공급 수단(730)을 구비하여 이루어지는 시험편(10)을 공급 및 배출하기 위한 보조장치(700); 및
위 분석 시스템(1000)의 위 각 구성요소들(100 내지 700)을 제어하기 위한 제어장치(800);
를 포함하여 이루어지며,
이때, 위 작업대(100)는,
다이홀드 액튜에이터(110);
홀딩 다이(120); 및
테스팅 롤러(130);
를 구비하여 이루어지고,
위 시험편(10) 상부쪽에 배치된 유압실린더(200)에만 수직 액튜에이터가 배치되고, 상하 실린더(280a,280b) 가운데 상부 실린더(280a)는 위아래로 이동이 가능하여 다양한 형태의 금형(240) 장착이 가능하도록 해주며, 좌우의 실린더(280c,280d)는 좌우로 본체 이동이 가능하여 다양한 금형(240)의 장착 및 다양한 크기의 시험편(10)의 적용이 가능하도록 하고,
위 유압장치(400)는,
유압모터(410); 및
오일탱크(420);
를 구비하여 이루어지고,
위 테이핑 시스템(600)은,
테이프 롤링 시스템(610); 및
테이프 푸싱 시스템(620);
을 구비하여 이루어지고,
위 제어장치(800)는,
시스템 운영자가 분석 시스템(1000)의 진행상황을 확인하기 위한 모니터(810);
서보액튜에이터(830를 제어하기 위한 서보제어기(820);
운영자가 위 분석 시스템(1000)을 전체적으로 구동하기 위한 컴퓨터(840);
위 분석 시스템(1000)의 안정성을 도모하기 위한 UPS(850); 및
시험 데이터를 저장하기 위한 저장 수단(860);
를 구비하여 이루어지며,
위 종합적인 분석 시험에는 도금 박리 평가 시험(T1), 굴곡 시험(T2), V-Bending 시험(T3), Draw Bead 시험(T4), Powdering 시험(T5), Flaking 시험(T6)이 포함되며,
위 도금 박리 평가 시험(T1)은, 시험편(10)을 접었다가 다시 펴는 동작을 소정 횟수만큼 반복하여 도금이 되어있던 부분에 발생되는 박리의 정도를 평가하는 시험이고,
위 굴곡 시험(T2)은, 시험편(10)을 180도로 완전히 접어서 굴곡부에 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 V-Bending 시험(T3)은, 시험편(10)을 90도로 구부려서 곡선부에 미세한 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 Draw Bead 시험(T4)은, 시험편(10)을 위, 아래의 롤러로 가압한 다음 옆에서 당겨서 힘을 발생시켜 그 때의 시험편(10) 마찰력을 구하는 시험이고,
위 Powdering 시험(T5)은, 합금형 시험편(10)에 마찰을 가할 때 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 Flaking 시험(T6)은, 합금형 시험편(10)의 U자 형태의 성형시 내부에 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험인 것을 특징으로 한다.
이 실시예에서, 위 4축의 유압실린더(200)는 각 축의 독립적인 또는 각 축 연동의 서보 제어가 가능한 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 위 유압실린더(200)는 모두 다이나믹 방식의 실린더이고 위치 이동 및 가진(excitation, 加振)을 수행할 수 있고, 사인파, 삼각파, 사각파를 포함하는 정해진 파형으로 가동이 가능한 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 위 시험편(10)은 로봇(300)에 의해 자동 공급 또는 배출되고, 두께 및 크기가 다른 종류 여러 장의 시험편(10)의 동시 공급이 가능한 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 모든 시험 뒤 로봇(300)으로 시험편(10)을 이동시켜 크랙 및 도금 박리 유무, 성형성을 포함한 다수의 시험 결과를 동시에 평가 및 저장할 수 있는 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 위 금형(240)은 원터치식으로 교체되는 것이 바람직하다.
청구항 제1항 내지 제3항 가운데 하나의 항에 따른 금속 시험편(10)에 대한 종합적인 분석 시험이 가능한 금속 시험편의 성형성 분석 시스템(1000)을 이용하여 금속 시험편 성형성을 분석하는 방법의 바람직한 일 실시예는,
위 도금 박리 평가 시험(T1), 굴곡 시험(T2), V-Bending 시험(T3), Draw Bead 시험(T4), Powdering 시험(T5), Flaking 시험(T6)이 포함되는 다수의 시험 가운데 하나를 선택하는 단계(S100);
위 단계(S100)에서 선택된 시험에 맞는 금형(240)을 위 유압실린더(200)에 장착하는 단계(S200);
위 로봇(300)이 위 단계(S100)에서 선택된 시험에 해당하는 시험편(10)을 사전에 프로그램된 분석시스템(1000)의 명령에 따라 작업대(100)로 공급하는 단계(S300);
시험편(10)이 작업대(100)에 공급되면 이를 비전시스템(500)으로 인식하여 소정의 프로그램된 명령에 따른 시험을 해당 조건이 끝날 때까지 반복하여 수행하는 단계(S400); 및
위 단계(S400)의 시험이 끝나면 로봇(300)이 시험편(10)을 배출하고, 시험 결과를 분석하여 소정의 저장수단(860)에 저장하는 단계(S500);
를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 발명의 특징적인 효과는 다음과 같다:
첫째, 이 발명은 4축의 유압실린더가 수직으로 세워져 있는 구조로서 종합적인 금속 쉬트 메탈 시험기로서 분석 시험이 가능한 장비이다.
둘째, 이 발명에 따른 4축의 유압실린더는, 로드셀, LVDT를 포함하고 있고 이로 인해 독립적인 또는 각 축 연동의 서보 제어가 가능하다.
셋째, 이 발명에 따른 4축의 유압실린더는 모두 다이내믹 방식의 실린더로서 위치이동 및 가진(excitation, 加振)을 실행할 수 있으며, Sine, Triangle, Rectangle 등 정해진 파형으로 가동이 가능하다.
넷째, 이 발명에서는 시험용 메탈 쉬트(시험편)를 로봇으로 자동 공급 또는 배출이 되며 두께 및 크기가 다른 종류 여러장의 시험편의 동시 공급이 가능하다.
다섯째, 이 발명에서는 모든 시험 후 로봇으로 시험편을 이동시켜 크랙 및 도금 박리 유무, 성형성 등을 동시에 평가 및 결과를 저장할 수 있다.
여섯째, 이 발명에서 금형은 원터치 식으로 교체하여 편리하며, 무게가 가벼워 취급이 용이하다.
도 1은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 더블 벤딩형 도금 박리 평가 시험 도면이다.
도 2는 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 싱글 벤딩형 도금 박리 평가 시험 도면이다.
도 3은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 굴곡 시험 도면이다.
도 4는 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 브이-벤딩 시험 도면이다.
도 5는 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 드로 비드 시험 도면이다.
도 6은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 파우더링 시험 및 플레이킹 시험 도면이다.
도 7은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 구성예시도.
도 8은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시험 방법의 흐름도.
도 9는 종래 기술에 따른 평면형 2축 시험 시스템 도면.
도 10은 종래 기술에 따른 수직형 2축 시험 시스템 도면.
도 11은 종래 기술에 따른 수평형 4축 시험 시스템 도면.
도 2는 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 싱글 벤딩형 도금 박리 평가 시험 도면이다.
도 3은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 굴곡 시험 도면이다.
도 4는 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 브이-벤딩 시험 도면이다.
도 5는 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 드로 비드 시험 도면이다.
도 6은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 파우더링 시험 및 플레이킹 시험 도면이다.
도 7은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템의 구성예시도.
도 8은 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시험 방법의 흐름도.
도 9는 종래 기술에 따른 평면형 2축 시험 시스템 도면.
도 10은 종래 기술에 따른 수직형 2축 시험 시스템 도면.
도 11은 종래 기술에 따른 수평형 4축 시험 시스템 도면.
이제, 이 발명에 따른 금속 시험편 성형성 분석 시스템에 의해 수행 가능한 시험 종류에 대해서 첨부한 도 1 내지 도 8을 참조하여 자세히 설명한다.
1. 금속 시험편 성형성 분석 시스템
첫째, 이 발명의 분석 시스템(1000)은 도금 박리 평가 시험을 수행할 수 있다. 이 시험에서는 시험편(10)을 접었다가 다시 펴면 도금이 되어있던 부분의 박리가 발생하는데 그 정도를 평가하는 시험이다. 이 시험 과정을 예시하는 것이 도 1이다. 도 1 및 도 2는 각각 이 발명에 따른 도금 박리 평가 시험을 위한 더블 및 싱글 벤딩 도면을 보여준다. 이 발명 시스템(1000)의 메인 시험인 도금 박리 평가 시험의 시험 프로세스가 좌에서 우로 진행된다. 도 1은 더블 벤딩형이고, 도 2는 싱글벤딩형인 것을 보여준다.
도 1에 도시된 것 같은 더블시험은 좌우가 긴 직사각형 판재(두께 3t 이하)를 수평방향으로 잡으며, 위아래에 위치한 폭이 일정한 면에 곡면을 가지고 있는 나이프로 판재를 위아래로 눌러서 성형한 뒤 다시 펴서 도금 박리를 확인한다.
도 1의 맨 왼쪽 도면은 로봇(300)이 시험편(10)을 잡고 있는(specimen holding) 상태를, 그 오른쪽 도면은 더블 벤딩(double bending) 상태를, 그 오른쪽 도면은 더블 릴리스(double release) 상태를, 맨 오른쪽 도면은 압축(compression) 상태를 보여주고 있다. 이러한 과정을 여러 번 반복하여 시험편(10)의 도금상태가 벗겨지는지 여부 즉 박리되지지 여부를 확인하는 시험이다.
도 2는 싱글 벤딩형의 경우를 보여준다. 즉, 이 시험 과정에서는 시험편(10)을 강제로 구겼다가 펴는 과정을 반복하여 시험편(10)의 도금이 벗겨지는 정도를 확인하기 위한 것이어서 상당한 인장력의 로봇(300)이 필요함을 알 수 있다. 싱글시험은 좌우가 긴 직사각형 판재(두께 3t 이하)를 수평방향으로 잡으며, 위에 위치한 폭이 일정한 면에 곡면을 가지고 있는 나이프로 아래로 눌러서 성형한 뒤 다시 펴서 도금 박리를 확인한다. 이때 도 1의 더블 벤딩 시험과는 달리 아래쪽 유압실린더(200)는 사용하지 않는다 상황에 따라서 위쪽 유압실린더(200)는 사용하지 않고 아래쪽 유압실린더(200)만 사용하는 것도 가능하다.
한편, 더블 벤딩과 싱글벤딩의 차이점은 시험편(10)이 받고 있는 스트레스의 강도이다. 시험중 인장, 압축, 전단응력이 발생하여 시험편(10) 내부에서는 열이 발생하고 그 정도에 따라 도금이 박리 되거나 크랙이 발생하기 쉬운 상태가 된다. 이 시험의 차이점은 더블 벤딩의 경우 더 가혹한 실험을 하기 위함이며, 예를 들어 싱글 벤딩에서 크랙 또는 도금 박리가 안 일어나더라도 더블 벤딩에서는 이 현상이 발생할 수 있다.
둘째, 이 발명의 분석 시스템(1000)은 굴곡 시험(T2)을 수행할 수 있다. 이 시험 과정에서는 시험편(10)을 180도로 완전히 접어서 그 굴곡부에서 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이다. 도 3이 이 시험을 위한 시스템 상태를 보여준다.
굴곡시험은 도 3에서 보듯이 좌우가 긴 직사각형 판재(두께 3t 이하)를 수평방향으로 자유롭게 올려놓으며 위에 위치한 폭이 일정한 면에 곡면을 가지고 있는 나이프로 위아래로 눌러서 성형한 뒤 나이프를 위로 올리고 좌우로 완전히 눌러서 접은 뒤 그 곡면 부위에 생긴 크랙을 확인한다.
셋째, 이 발명의 분석 시스템(1000)은 V-Bending 시험(T3)을 수행할 수 있다. 이 시험은 90도로 시험편(10)을 구부려서 곡선부에 미세한 크랙이 생기는지 여부를 확인하는 시험이다. 도 4가 이 시험을 위한 시스템 상태를 보여준다.
V벤딩시험의 경우 좌우가 긴 직사각형 판재(두께 3t 이하)를 V자 홈이 위치한 금형 위에 정중앙과 수직방향에 맞도록 올려 놓은 뒤 상부에 위치한 폭이 일정한 면에 곡면을 가지고 있는 V자형 금형으로 눌러서 90도 형태로 성형한 뒤 곡면부에 크랙이 발생하는지 여부를 확인한다.
넷째, 이 발명의 분석 시스템(1000)은 Draw Bead 시험(T4)을 수행할 수 있다. 이 시험은 시험편(10)을 위아래의 롤러로 가압한 다음 옆에서 당기면 힘이 발생하는데 그때의 시험편(10) 마찰력을 구하는 시험이다. 도 5가 이 시험을 위한 시스템 상태를 보여준다.
드로우 비드 시험(T4)의 경우 위에는 1개의 원형 롤러 아래는 2개의 원형 롤러가 설치되어있으며 위아래에 위치한 롤러로 가압한 다음 시험편이 위아래 롤러와 완전히 밀착되면 옆방향애서 시험편(10)을 잡고 잡아당겨서 마찰력을 측정한다.
다섯째, 이 발명의 분석 시스템(1000)은 Powdering 시험(T5)을 수행할 수 있다. 이 시험은 합금형 시험편(10)에 마찰을 가할 때 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이다. 도 6이 이 시험을 위한 시스템 상태를 보여준다.
여섯째, 이 발명의 분석 시스템(1000)은 Flaking 시험(T6)을 수행할 수 있다. 이 시험은 합금형 시험편(10)의 U자 형태의 성형시 내부에 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이다. 이 시험도 도 6과 같은 시스템 상태를 갖는다.
플레이킹과 파우더링의 경우 시험 방법은 동일하며, 좌우가 긴 직사각형 판재(두께 3t 이하)를 수평방향으로 올려놓고, 가운데 사각형 홈이 있는 외관 금형(240)으로 시험편(10)을 잡고 아래쪽에 위치한 사각형 펀치(290)로 위쪽으로 눌러서 성형한 뒤 시험편(10)을 빼내어 사각형 펀치(290)가 지나가면 성형된 부위를 관찰하여 도금의 박리 또는 부스러짐 여부를 확인한다.
한편, 기존의 시험기와 대비하여 볼 때 이 발명의 가장 큰 특장점들은,
첫째, 상하는 4 칼럼의 구조로 되어있어서 그 힘이 수평을 맞추어 지지하는데 매우 용이하고 큰 힘에도 적은 변형으로 시험이 가능하다.
둘째, 상하 실린더 모두 위아래로 이동이 가능하여 다양한 형태의 금형 장착이 용이하다.
셋째, 컬럼 형태의 바디는 가려지는 부분이 거의 없어서 비교 관찰이 용이하고 외부에 측정장치 장착이 용이하다.
넷째, 좌우의 실린더는 좌우로 그 본체를 이동하는 것이 가능하여 다양한 금형의 장착 및 다양한 크기의 시험편 적용이 용이하다.
다섯째, 금형의 탈착 및 부착에 필요한 공간 확보가 용이하다.
< 발명의 구성 >
도 7은 이 발명의 복합 성형 시험기 시스템(1000)의 구성 개요를 나타내고 있다. 도 7의 구성은 한 실시예에 불과하고 이를 변형하는 것은 이 분야의 기술자들에게는 쉬운 일이다. 도 7에서는, 4개의 유압실린더가 상하방향으로는 큰 힘에도 변형이 없는 4컬럼(260)의 구조로 되어있으며, 좌우 실린더(280)는 두께가 두꺼운 철판위에 고정되어 좌우로 이동이 용이하게 되어있다.
이 발명의 금속 시험편(10)에 대한 종합적인 성형성 분석 시스템(1000)은,
금속 시험편(10)에 대한 종합적인 분석 시험이 가능한 금속 시험편의 성형성 분석 시스템(1000)에서,
위 시험편(10)이 올려지고 각종 분석 시험이 이루어지는 작업대(100);
각각 로드셀(210), 수평 액튜에이터(230), 금형(240) 및 LVDT(250)를 구비하고 있고 수직으로 세워져서 작업대(100)의 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽에 배치되고 상하는 4개의 컬럼(260)의 구조로 되어 있고, 이 때 수직하중 또는 수평하중을 이용하여 수평을 맞추어 지지하여 시험편(10)에 가해지는 힘에 비해 바디에는 적은 변형이 발생하도록 하여 안정성을 확보하고, 메인 바디(720)에 가해지는 힘에 비해 적은 변형으로 각종 시험이 가능하도록 이 4개의 컬럼(260)을 잡고 있는 프레임의 단면적을 최대한 넓게 하고, 수직하중 또는 수평하중의 방향에 대한 변형량을 최소화하기 위하여 힘을 받는 4개의 컬럼(260)의 단위 면적당 압축 하중을 줄이기 위하여 그 직경을 크게 한 4축의 유압실린더(200);
위 작업대(100)에 시험편(10)을 공급하거나 또는 작업대(100)에서 시험편(10)을 배출하는 로봇(300);
위 시험편(10)에 대한 유압실린더(200)의 각종 분석 시험용 동작을 위한 유압장치(400);
위 시험편(10)에 대한 분석 시험 진행 상황을 인식하기 위한 디지털 카메라(510), 이미지 분석 소프트웨어(520) 및 카메라 조절 모듈(530)을 포함하는 비전시스템(500);
시험편의 도금 박리 또는 부스러짐을 확인하기 위한 테이핑 시스템(600);
서보 컨트롤 시스템 판넬(710), 메인 바디(720), 샘플 공급 수단(730)을 구비하여 이루어지는 시험편(10)을 공급 및 배출하기 위한 보조장치(700); 및
위 분석 시스템(1000)의 위 각 구성요소들(100 내지 700)을 제어하기 위한 제어장치(800);
를 포함하여 이루어지며,
이때, 위 작업대(100)는,
다이홀드 액튜에이터(110);
홀딩 다이(120); 및
테스팅 롤러(130);
를 구비하여 이루어지고,
위 시험편(10) 상부쪽에 배치된 유압실린더(200)에만 수직 액튜에이터가 배치되고, 상하 실린더(280a,280b) 가운데 상부 실린더(280a)는 위아래로 이동이 가능하여 다양한 형태의 금형(240) 장착이 가능하도록 해주며, 좌우의 실린더(280c,280d)는 좌우로 본체 이동이 가능하여 다양한 금형(240)의 장착 및 다양한 크기의 시험편(10)의 적용이 가능하도록 하고,
위 유압장치(400)는,
유압모터(410); 및
오일탱크(420);
를 구비하여 이루어지고,
위 테이핑 시스템(600)은,
테이프 롤링 시스템(610); 및
테이프 푸싱 시스템(620);
을 구비하여 이루어지고,
위 제어장치(800)는,
시스템 운영자가 분석 시스템(1000)의 진행상황을 확인하기 위한 모니터(810);
서보액튜에이터(830)를 제어하기 위한 서보제어기(820);
운영자가 위 분석 시스템(1000)을 전체적으로 구동하기 위한 컴퓨터(840);
위 분석 시스템(1000)의 안정성을 도모하기 위한 UPS(850); 및
시험 데이터를 저장하기 위한 저장 수단(860);
를 구비하여 이루어지며,
위 종합적인 분석 시험에는 도금 박리 평가 시험(T1), 굴곡 시험(T2), V-Bending 시험(T3), Draw Bead 시험(T4), Powdering 시험(T5), Flaking 시험(T6)이 포함되며,
위 도금 박리 평가 시험(T1)은, 시험편(10)을 접었다가 다시 펴는 동작을 소정 횟수만큼 반복하여 도금이 되어있던 부분에 발생되는 박리의 정도를 평가하는 시험이고,
위 굴곡 시험(T2)은, 시험편(10)을 180도로 완전히 접어서 굴곡부에 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 V-Bending 시험(T3)은, 시험편(10)을 90도로 구부려서 곡선부에 미세한 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 Draw Bead 시험(T4)은, 시험편(10)을 위, 아래의 롤러로 가압한 다음 옆에서 당겨서 힘을 발생시켜 그 때의 시험편(10) 마찰력을 구하는 시험이고,
위 Powdering 시험(T5)은, 합금형 시험편(10)에 마찰을 가할 때 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 Flaking 시험(T6)은, 합금형 시험편(10)의 U자 형태의 성형시 내부에 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험인 것을 특징으로 한다.
이 발명의 4축의 유압실린더(200)에서는, 큰힘을 가하기 위해서는 힘의 방향뿐 아니라 힘의 수직 방향으로 견디는 힘이 강해야 하며, 이렇게 하기 위해서는 4컬럼의 구조로서 그 컬럼을 잡고있는 프레임의 단면적을 넓게 즉, 소재 두께를 두껍게 하고, 그 힘의 방향에 대한 변형량을 최소화 하기 위하여 힘을 받는 4개의 컬럼을 단위 면적당 압축 하중을 줄이기 위하여 그 직경을 크게 설계하는 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 위 4축의 유압실린더(200)는 각 축의 독립적인 또는 각 축 연동의 서보 제어가 가능한 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 위 유압실린더(200)는 모두 다이나믹 방식의 실린더이고 위치 이동 및 가진(excitation, 加振)을 수행할 수 있고, 사인파, 삼각파, 사각파를 포함하는 정해진 파형으로 가동이 가능한 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 위 시험편(10)은 로봇(300)에 의해 자동 공급 또는 배출되고, 두께 및 크기가 다른 종류 여러 장의 시험편(10)의 동시 공급이 가능한 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 모든 시험 뒤 로봇(300)으로 시험편(10)을 이동시켜 크랙 및 도금 박리 유무, 성형성을 포함한 다수의 시험 결과를 동시에 평가 및 저장할 수 있는 것이 바람직하다.
이 실시예에서, 위 금형(240)은 원터치식으로 교체되는 것이 바람직하다
2. 금속 시험편 성형성을 분석하는 방법
< 발명의 구성 >
이 발명의 구성은 도 8의 흐름도에 도시되어 있다.
청구항 제1항 내지 제3항 가운데 하나의 항에 따른 금속 시험편(10)에 대한 종합적인 분석 시험이 가능한 금속 시험편(10)의 성형성 분석 시스템(1000)을 이용하여 금속 시험편 성형성을 분석하는 방법의 바람직한 하나의 실시예는,
위 도금 박리 평가 시험(T1), 굴곡 시험(T2), V-Bending 시험(T3), Draw Bead 시험(T4), Powdering 시험(T5), Flaking 시험(T6)이 포함되는 다수의 시험 가운데 하나를 선택하는 단계(S100);
위 단계(S100)에서 선택된 시험에 맞는 금형(240)을 위 유압실린더(200)에 장착하는 단계(S200);
위 로봇(300)이 위 단계(S100)에서 선택된 시험에 해당하는 시험편(10)을 사전에 프로그램된 분석시스템(1000)의 명령에 따라 작업대(100)로 공급하는 단계(S300);
시험편(10)이 작업대(100)에 공급되면 이를 비전시스템(500)으로 인식하여 소정의 프로그램된 명령에 따른 시험을 해당 조건이 끝날 때까지 반복하여 수행하는 단계(S400); 및
위 단계(S400)의 시험이 끝나면 로봇(300)이 시험편(10)을 배출하고, 시험 결과를 분석하여 소정의 저장수단(860)에 저장하는 단계(S500);
를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이처럼 이 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 위 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 이 발명은 위 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 이 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이 발명의 기술은 종합제철소, 자동차 제조업체 등에서 폭넓게 사용될 수 있는 기술이어서 산업상 이용가능성이 매우 높다고 볼 수 있다.
10: 시험편
100: 작업대
110: 다이홀드 액튜에이터
120: 홀딩 다이
130: 테스팅 롤러
200: 유압실린더
210: 로드셀
230: 수평 액튜에이터
240: 금형
250: LVDT
260: 4 컬럼
280: 실린더
290: 펀치
300: 로봇
400: 유압장치
410: 유압 모터
420: 오일탱크
500: 비전시스템
510: 디지털 카메라
520: 이미지 분석 소프트웨어
530: 카메라 조절 모듈
600: 테이핑 시스템
610: 테이프 롤링 시스템
620: 테이프 푸싱 시스템
700: 보조장치
710: 서보 컨트롤 시스템 판넬
720: 메인 바디
730: 샘플 공급 수단
800: 제어장치
810: 모니터
820: 서보제어기
830: 서보액튜에이터
840: 컴퓨터
850: UPS
860: 저장수단
1000: 성형성 분석 시스템
T1 ~ T6: 각종 시험들
S100 ~ S500: 성형성 분석 방법의 처리 단계들
100: 작업대
110: 다이홀드 액튜에이터
120: 홀딩 다이
130: 테스팅 롤러
200: 유압실린더
210: 로드셀
230: 수평 액튜에이터
240: 금형
250: LVDT
260: 4 컬럼
280: 실린더
290: 펀치
300: 로봇
400: 유압장치
410: 유압 모터
420: 오일탱크
500: 비전시스템
510: 디지털 카메라
520: 이미지 분석 소프트웨어
530: 카메라 조절 모듈
600: 테이핑 시스템
610: 테이프 롤링 시스템
620: 테이프 푸싱 시스템
700: 보조장치
710: 서보 컨트롤 시스템 판넬
720: 메인 바디
730: 샘플 공급 수단
800: 제어장치
810: 모니터
820: 서보제어기
830: 서보액튜에이터
840: 컴퓨터
850: UPS
860: 저장수단
1000: 성형성 분석 시스템
T1 ~ T6: 각종 시험들
S100 ~ S500: 성형성 분석 방법의 처리 단계들
Claims (4)
- 금속 시험편(10)에 대한 종합적인 분석 시험이 가능한 금속 시험편의 성형성 분석 시스템(1000)에서,
위 시험편(10)이 올려지고 각종 분석 시험이 이루어지는 작업대(100);
각각 로드셀(210), 수평 액튜에이터(230), 금형(240) 및 LVDT(250)를 구비하고 있고 수직으로 세워져서 작업대(100)의 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽에 배치되고 상하는 4개의 컬럼(260)의 구조로 되어 있고, 이 때 수직하중 또는 수평하중을 이용하여 수평을 맞추어 지지하여 시험편(10)에 가해지는 힘에 비해 바디에는 적은 변형이 발생되도록 하여 안정성을 확보하고, 메인 바디(720)에 가해지는 힘에 비해 적은 변형으로 각 종 시험이 가능하도록 4개의 컬럼(260)을 잡고있는 프레임의 단면적을 최대한 넓게 하고, 수직하중 또는 수평하중의 방향에 대한 변형량을 최소화 하기 위하여 힘을 받는 4개의 컬럼(260)의 단위 면적당 압축 하중을 줄이기 위하여 그 직경을 크게 한 4축의 유압실린더(200);
위 작업대(100)에 시험편(10)을 공급하거나 또는 작업대(100)에서 시험편(10)을 배출하는 로봇(300);
위 시험편(10)에 대한 유압실린더(200)의 각종 분석 시험용 동작을 위한 유압장치(400);
위 시험편(10)에 대한 분석 시험 진행 상황을 인식하기 위한 디지털 카메라(510), 이미지 분석 소프트웨어(520) 및 카메라 조절 모듈(530)을 포함하는 비전시스템(500);
시험편의 도금 박리 또는 부스러짐을 확인하기 위한 테이핑 시스템(600);
서보 컨트롤 시스템 판넬(710), 메인 바디(720), 샘플 공급 수단(730)을 구비하여 이루어지는 시험편(10)을 공급 및 배출하기 위한 보조장치(700); 및
위 분석 시스템(1000)의 위 각 구성요소들(100 내지 700)을 제어하기 위한 제어장치(800);
를 포함하여 이루어지며,
이때, 위 작업대(100)는,
다이홀드 액튜에이터(110);
홀딩 다이(120); 및
테스팅 롤러(130);
를 구비하여 이루어지고,
위 시험편(10) 상부쪽에 배치된 유압실린더(200)에만 수직 액튜에이터가 배치되고, 상하 실린더(280a,280b) 가운데 상부 실린더(280a)는 위아래로 이동이 가능하여 다양한 형태의 금형(240) 장착이 가능하도록 해주며, 좌우의 실린더(280c,280d)는 좌우로 본체 이동이 가능하여 다양한 금형(240)의 장착 및 다양한 크기의 시험편(10)의 적용이 가능하도록 하고,
위 유압장치(400)는,
유압모터(410); 및
오일탱크(420);
를 구비하여 이루어지고,
위 테이핑 시스템(600)은,
테이프 롤링 시스템(610); 및
테이프 푸싱 시스템(620);
을 구비하여 이루어지고,
위 제어장치(800)는,
시스템 운영자가 분석 시스템(1000)의 진행상황을 확인하기 위한 모니터(810);
서보액튜에이터(830)를 제어하기 위한 서보제어기(820);
운영자가 위 분석 시스템(1000)을 전체적으로 구동하기 위한 컴퓨터(840);
위 분석 시스템(1000)의 안정성을 도모하기 위한 UPS(850); 및
시험 데이터를 저장하기 위한 저장 수단(860);
를 구비하여 이루어지며,
위 종합적인 분석 시험에는 도금 박리 평가 시험(T1), 굴곡 시험(T2), V-Bending 시험(T3), Draw Bead 시험(T4), Powdering 시험(T5), Flaking 시험(T6)이 포함되며,
위 도금 박리 평가 시험(T1)은, 시험편(10)을 접었다가 다시 펴는 동작을 소정 횟수만큼 반복하여 도금이 되어있던 부분에 발생되는 박리의 정도를 평가하는 시험이고,
위 굴곡 시험(T2)은, 시험편(10)을 180도로 완전히 접어서 굴곡부에 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 V-Bending 시험(T3)은, 시험편(10)을 90도로 구부려서 곡선부에 미세한 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 Draw Bead 시험(T4)은, 시험편(10)을 위, 아래의 롤러로 가압한 다음 옆에서 당겨서 힘을 발생시켜 그 때의 시험편(10) 마찰력을 구하는 시험이고,
위 Powdering 시험(T5)은, 합금형 시험편(10)에 마찰을 가할 때 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험이고,
위 Flaking 시험(T6)은, 합금형 시험편(10)의 U자 형태의 성형시 내부에 부스러짐이 발생하는지 여부를 확인하는 시험인 것을 특징으로 하는, 금속 시험편 성형성 분석 시스템. - 제1항에서, 위 시험편(10)은 로봇(300)에 의해 자동 공급 또는 배출되고, 두께 및 크기가 다른 종류 여러 장의 시험편(10)의 동시 공급이 가능한 것을 특징으로 하는, 금속 시험편 성형성 분석 시스템.
- 제1항에서, 위 금형(240)은 원터치식으로 교체되는 것을 특징으로 하는, 금속 시험편 성형성 분석 시스템.
- 제1항 내지 제3항 가운데 하나의 항에 따른 금속 시험편(10)에 대한 종합적인 분석 시험이 가능한 금속 시험편의 성형성 분석 시스템(1000)을 이용하여 금속 시험편 성형성을 분석하는 방법에서,
위 금속 시험편 성형성 분석 방법은,
위 도금 박리 평가 시험(T1), 굴곡 시험(T2), V-Bending 시험(T3), Draw Bead 시험(T4), Powdering 시험(T5), Flaking 시험(T6)이 포함되는 다수의 시험 가운데 하나를 선택하는 단계(S100);
위 단계(S100)에서 선택된 시험에 맞는 금형(240)을 위 유압실린더(200)에 장착하는 단계(S200);
위 로봇(300)이 위 단계(S100)에서 선택된 시험에 해당하는 시험편(10)을 사전에 프로그램된 분석시스템(1000)의 명령에 따라 작업대(100)로 공급하는 단계(S300);
시험편(10)이 작업대(100)에 공급되면 이를 비전시스템(500)으로 인식하여 소정의 프로그램된 명령에 따른 시험을 해당 조건이 끝날 때까지 반복하여 수행하는 단계(S400); 및
위 단계(S400)의 시험이 끝나면 로봇(300)이 시험편(10)을 배출하고, 시험 결과를 분석하여 소정의 저장수단(860)에 저장하는 단계(S500);
를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 금속 시험편 성형성 분석 방법.
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| KR1020190008955A KR102179667B1 (ko) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 금속 시험편 성형성 평가 시스템 및 방법 |
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| KR1020190008955A KR102179667B1 (ko) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 금속 시험편 성형성 평가 시스템 및 방법 |
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| KR20200092001A (ko) | 2020-08-03 |
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